新中國成立75年來，我國實現(xiàn)了一次能源生產(chǎn)總量從建國初期的0.32億噸標準煤到2023年的48.3億噸標準煤的飛躍。
從無到有，由弱到強。當前，在全球能源綠色轉(zhuǎn)型背景下，我國的新能源產(chǎn)業(yè)加速崛起。根據(jù)《中國的能源轉(zhuǎn)型》白皮書，2023年，我國清潔能源消費比重達到26.4%，較2013年提高10.9個百分點，煤炭消費比重累計下降12.1個百分點。發(fā)電總裝機容量達到29.2億千瓦，其中，清潔能源發(fā)電裝機容量達到17億千瓦，占發(fā)電裝機總量的58.2%。
在推動主體能源從傳統(tǒng)能源向新能源轉(zhuǎn)變的過程中，煤炭、石油等傳統(tǒng)能源面臨著綠色轉(zhuǎn)型和發(fā)揮“兜底”保障作用的雙重重任。
今年8月，中共中央、國務院印發(fā)《關于加快經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》其中明確加快現(xiàn)役煤電機組節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造“三改聯(lián)動”，合理規(guī)劃建設保障電力系統(tǒng)安全所必需的調(diào)節(jié)性、支撐性煤電；加大油氣資源勘探開發(fā)和增儲上產(chǎn)力度，加快油氣勘探開發(fā)與新能源融合發(fā)展；推進二氧化碳捕集利用與封存項目建設。
而實現(xiàn)上述目標，少不了技術創(chuàng)新的加持。
作為國之利器，近年來，科技創(chuàng)新在推動能源高質(zhì)量發(fā)展方面發(fā)揮出巨大作用，尤其是在傳統(tǒng)能源領域。當前，智能煤礦、智能電廠、智能油氣田等早已落地實踐，更為前沿的“5G”“AI”技術也已被廣泛應用，傳統(tǒng)能源正在擺脫“高耗能、高污染”的帽子，與新能源一起，為我國能源的安全、綠色作出貢獻。
從煤礦到煤電，“壓艙石”向綠而變
受“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦影響，時至今日，煤炭都是我國的主力能源之一。因此，煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接影響著我國的國民經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)化進程。
煤炭產(chǎn)業(yè)的“向新，向綠”首先體現(xiàn)在煤礦開采技術的更迭上。從最初的炮采到普通機械化開采，再從綜合機械化開采到智能化開采，75年來，我國煤炭開采的機械化、智能化程度顯著提升。當前，以“5G”“AI”為主的智能技術更是成為煤炭開采的關鍵力量。
中國工程院院士王國法曾表示，煤礦智能化是新一代信息技術、人工智能技術推動的煤炭生產(chǎn)方式的重大轉(zhuǎn)型，也是煤炭產(chǎn)業(yè)價值體系的重塑過程，將徹底改變煤炭行業(yè)的生產(chǎn)業(yè)態(tài)。
2020年7月，中國移動與陽煤集團、華為公司聯(lián)手打造了我國首座5G智能煤礦——新元煤礦。據(jù)悉，新元煤礦部署了147個5G基站，并擁有當時國內(nèi)地下最深的5G網(wǎng)，實現(xiàn)了煤礦的智能化管理，例如礦井無人化、自動化、可視化運行等。對于提升煤礦安全生產(chǎn)水平、保障煤炭穩(wěn)定供應具有重要意義。
中國煤炭工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，截至2024年5月，我國累計建成智能化采煤工作面1993個，智能化掘進工作面2232個，智能化煤礦產(chǎn)能占比超過60%。
除了煤炭的智能開采，煤炭的清潔高效利用也同樣重要，它是保障能源安全的底氣，更是助力實現(xiàn)“雙碳”目標的重要途徑。當前，它主要體現(xiàn)在煤電機組的節(jié)能提效升級、供熱改造、靈活性改造，以及煤炭向原材料的利用和轉(zhuǎn)變上。
目前，我國煤炭的清潔高效利用呈現(xiàn)出高效率、高品質(zhì)、高循環(huán)，低消耗、低污染、低碳排放的“三高三低”新特征。
從中國煤炭工業(yè)協(xié)會發(fā)布的2024年上半年我國煤炭行業(yè)的發(fā)展情況可知：在煤炭清潔高效利用方面，全國煤電裝機超低排放改造超過10.7億千瓦，占比90%以上；全國6000千瓦及以上火電廠供電煤耗由319克標準煤下降到301.6克標準煤，煤電清潔高效利用與超低排放水平大幅提高。
從大國重器到人工智能，“軟”“硬”實力為油氣開發(fā)掌舵
75年來，我國的油氣產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了由弱到強的轉(zhuǎn)變。1949年，我國的原油產(chǎn)量僅為12萬噸，天然氣產(chǎn)量只有1117立方米；2023年，我國的原油年產(chǎn)量達2.09億噸，是1949年的1740.9倍，天然氣產(chǎn)量達2300億立方米，并連續(xù)7年保持百億立方米增產(chǎn)。當前，我國已經(jīng)躍升為世界第一化工大國和第二石化大國。
隨著油氣勘探開發(fā)向深水、深層、非常規(guī)領域拓展，勘探難度越來越大。
從全球范圍來看，新增油氣儲量60%來自深部地層。以我國塔里木盆地為例，僅埋深在6000至10000米的石油和天然氣資源就分別占其總儲量的83.2%和63.9%，超深層油氣資源總量約占全球的19%。
因此，從“深地一號”到“深海一號”，近年來油氣領域里多個“大國重器”的誕生，成為我國油氣勘探向萬米深度邁進的關鍵。
2023年11月，位于新疆沙雅縣境內(nèi)的塔里木盆地“深地一號”躍進3-3XC井，完成鉆井深度9432米，刷新亞洲最深井斜深和超深層鉆井水平位移兩項紀錄。同樣，作為我國首個自主勘探開發(fā)的超深水大氣田，2021年6月25日“深海一號”建成投產(chǎn)，我國海洋石油勘探實現(xiàn)從300米到1500米的歷史性跨越，目前已累計生產(chǎn)天然氣超10億立方米。
如果說上述“大國重器”展現(xiàn)的是我國工業(yè)制造水平的硬實力，那么智慧油氣田則是人工智能在油氣領域中軟實力的體現(xiàn)。
以中石油新疆油田為例，今年8月12日，新疆油田百口泉采油廠運用自主研發(fā)的遠程智能AI云平臺成功導入并執(zhí)行108口低效井的間抽計劃，單口低效井平均日耗電量減少40千瓦時，泵效提升9.54%。該平臺利用數(shù)據(jù)分析技術和AI算法，建立科學的低效井篩選模型，精準識別出需要實施間抽策略的油井，并自動調(diào)整間抽計劃以匹配生產(chǎn)實際，有效提升了油井在生產(chǎn)過程中的運行效率。
中國工程院院士、中國石油勘探開發(fā)研究院副總工程師劉合表示，油氣行業(yè)發(fā)展人工智能是當今時代的必然要求與發(fā)展趨勢。智能解釋分析技術、大數(shù)據(jù)分析技術等將提高油氣藏地質(zhì)預測分析效率和準確性；此外，裝備智能化、操控遠程化，以及現(xiàn)場作業(yè)無人化、少人化的發(fā)展趨勢，也將減少操作成本，降低安全風險。
從油氣行業(yè)大語言模型PetroAI到國內(nèi)首個油氣儲運領域人工智能大模型WisGPT，再到中國能源化工行業(yè)首個通過備案的大模型——昆侖大模型，我國油氣田的勘探開發(fā)將在人工智能的賦能下，實現(xiàn)更高質(zhì)量的“增長極”。
從“發(fā)電”到“儲電”，一滴水的兩種用途
提到傳統(tǒng)能源，還有一種能源有些特別，即水能。不同于煤炭和石油等化石能源靠燃燒來換取能量，傳統(tǒng)的清潔能源——水能天然具有低碳環(huán)保特性。
1949年，我國水電裝機容量僅為36萬千瓦，而截至今年上半年，這個數(shù)字已經(jīng)變成4.27億千瓦。75年來，從我國第一座百萬千瓦級水電站——劉家峽水電站，到目前全球最大水電站——三峽水電站，我國水電技術實現(xiàn)了從建造到“智”造的飛躍式發(fā)展。
在今年夏季的迎峰保供期間，由烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩六座梯級水電站構(gòu)成的世界最大清潔能源走廊的全部110臺機組首次全開運行。截至7月23日，梯級電站單日發(fā)電量超10億千瓦時的天數(shù)達35天，最高單日發(fā)電量達15億千瓦時，有效發(fā)揮了大水電的“硬核”調(diào)峰能力。
但調(diào)度如此巨量的水資源并非易事。
三峽集團長江電力科學技術研究中心的相關負責人表示：“流域電站群的運營調(diào)度涉及‘水、機、電’多個環(huán)節(jié)，跨區(qū)跨網(wǎng)，結(jié)構(gòu)復雜。六座梯級水電站的全局協(xié)同優(yōu)化是世界級難題，因此需要依托人工智能、大數(shù)據(jù)模型等先進技術，建設水電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。”
以白鶴灘水電站為例，其安裝的由我國自主研發(fā)的大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)，工作人員只需要用鼠標輕輕一點，系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)便完成了13000多個遍布水電站監(jiān)測儀器的巡回測量與異常分析。此前，給水電站做一次這樣的“全身體檢”，需要一個近20人的專業(yè)班組耗費1周才能完成。
今年1月，我國水電大省——四川省發(fā)布的《四川省能源領域碳達峰實施方案》中也明確提出：加快數(shù)字化技術應用，推動能源全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化、智能化升級，實現(xiàn)能源開發(fā)、生產(chǎn)、加工、儲運、銷售等全過程用能及碳排放建設，鼓勵建設智慧能源管理系統(tǒng)。
可以看出，以云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能為主的新一代信息技術成為現(xiàn)代水電運行不可或缺的底層支撐。而這些前沿技術也同樣運用在抽水蓄能電站的開發(fā)建設上。
2021年，國家能源局發(fā)布的《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》中明確，要利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等技術，推動抽水蓄能設計、建造和管理的數(shù)字化、智能化。
今年9月12日，我國自主研發(fā)的新一代抽水蓄能人工智能數(shù)據(jù)分析平臺在廣州正式投入使用。據(jù)了解，這套人工智能平臺通過30多萬個測點的數(shù)據(jù)實時采集，接入了裝機容量為1028萬千瓦的7座抽水蓄能電站的全部設備數(shù)據(jù)，可以“毫秒級”地完成信息分析，從而排查出設備非正常狀態(tài)原因，實現(xiàn)人工智能在線巡檢替代90%的人工線下巡檢，最大限度減少機組停電檢修時間，每年創(chuàng)造經(jīng)濟效益約3500萬元。
當前，我國抽水蓄能產(chǎn)業(yè)正處于重要戰(zhàn)略機遇期。根據(jù)水電水利規(guī)劃設計總院聯(lián)合中國水力發(fā)電工程學會抽水蓄能行業(yè)分會共同發(fā)布的《抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2023年度》可知，我國抽水蓄能電站在建規(guī)模躍升至億千瓦級，已建、在建規(guī)模連續(xù)8年穩(wěn)居世界第一。按照規(guī)劃，到2030年，抽水蓄能裝機容量將超過1.2億千瓦。
作為新型電力系統(tǒng)的重要一環(huán)，未來，加入“智能大腦”的抽水蓄能電站將更好地助力我國實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。
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